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摘要：随着人类对自然界的开发利用日益加深，城市人口及工业发展的高度集中，大量未经适当处理的生活污水和工业废水排入水体，致使水体中氮、磷和有机物等营养物质浓度升高，增加了水体的负荷，因此，城市污水处理时非常重要的，本文主要介绍氧化沟工艺的应用，以供同行参考。
关键词：城市生活污水；处理氧化沟；应用；
中图分类号： U664 文献标识码：A
前言
近年来，我国突发性水污染事件频繁发生，这已严重影响人民的日常生产生活活动、社会的稳定和经济的发展，严重危害了生态环境，氮、磷等大量营养物质的排放引起的水体富营养化是造成水污染事件的主要原因之一。水体富营养化已经成为当前我国政府和公众最为关注的环境问题之一，下面主要介绍微孔曝气氧化沟工艺的应用。
1、生物除磷
生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从污水中除磷的目的。除磷的影响因素有很多，比如温度、进水COD的量、N:P比、排泥量（污泥龄）、回流比、污泥负荷等。污泥在沉淀池内容易产生磷的释放现象，特别是当污泥在沉淀池内停留时间较长时更是如此，所以回流比也对除磷有影响。下面着重从进水COD、回流比等方面阐述一下对氧化沟除磷的影响。
1.1 进水COD
从一些数据图表可以看出在保持回流比、污泥龄不变的情况下，观察每天进水COD变化对TP去除效果的影响，发现厌氧段碳源COD浓度越高（100mg/L～300mg/L），放磷越充分，对TP的去除率越高；但当碳源COD浓度高达300mg/L时，发现磷的去除率反而降低，分析原因是进水有机物浓度高太多的有机物在氧化沟好氧段未完全去除，对好氧段对好氧吸磷产生抑制作用，TP的去除效率会下降，此时应加大曝气量增加好氧段对有机物的去除效率。
1.2 回流比
在排泥量基本保持不变的情况下，通过改变回流比，测定总磷，分析10周的数据所示。可以看出，起初随着回流比的增加TP的去除率也在增加，当回流比为80%时去除率达到最大；当回流比大于100%时，TP去除率迅速下降，超过100%后，TP去除率已经非常低，总磷迅速降低的原因是由于厌氧池回流污泥还有大量的硝态氮，当回流比太大后，大量的硝态氮会对厌氧除磷环境起到破坏作用，影响厌氧释磷的进行，进而影响去除效果；当回流比太小时，由于沉淀池的停留时间过长，会在沉淀池出现释磷现象，影响了磷的去除。因此，通过数据图得出，本厂除磷的最佳回流比为80%。
2、微孔曝气氧化沟工艺功能
2.1预缺氧区
在生化处理工艺中,为了维持生化处理系统的污泥量,需将终沉池的部分污泥回流到预缺氧区始端,但由于终沉池回流污泥中含有较高浓度的NO3,会破坏厌氧区内的厌氧环境,导致生物除磷效率降低,因此,为了避免这一不利因素,确保生物除磷效果,在厌氧池之前设置预缺氧区,进行预先反硝化,将终沉池回流污泥中的NO3还原为N2和O2。由此可见,增设预缺氧区的目的是为了在生化處理工艺中,尽可能获得较高的生物除磷效率,使厌氧池内保持一个严格的缺氧状态,即DO≈0,NOx≈0。
2.2厌氧区
增设厌氧区的主要功能是为生物除磷,其原理是:在严格的厌氧条件下,污水中聚磷菌体内的ATP进行水解并释放出H3PO4和能量,在后续的氧化沟好氧条件下,聚磷菌进行有氧呼吸,能过量地摄取水中磷,形成高磷污泥,在终沉池以剩余污泥的形式排出,从而达到生物除磷的效果。
2.3缺氧区
增设缺氧区的功能是进行反硝化,去除水中硝态氮。原因是原水氨氮浓度较高,达50 mg/L,为了达到排放标准,需要在氧化沟内进行相当程度的硝化反应,因此,氧化沟出水中含有较高浓度水平的硝态氮,容易在终沉池产生反硝化反应,导致污泥上浮,出水水质恶化,同时会影响到回用水处理系统。为了降低硝态氮,将氧化沟硝化液通过内回流泵回流至该区,进行反硝化,去除水中硝态氮。
2.4微孔曝气氧化沟
微孔曝气氧化沟是在普通氧化沟的设计理论基础上加以改进的一种新形式。将普通曝气池内的表面曝气装置改进成深层微孔曝气装置,不仅增加了氧化沟的深度,而且有效的克服了传统氧化沟由于表面曝气导致冬季水温下降很多,降低硝化-反硝化反应速度而影响处理效果的弊端。同时由于采用深层微孔曝气不仅提高了氧转移效率,可大幅度降低能耗,而且解决了传统氧化沟占地面积大及污泥易淤积的问题。
3、微孔曝气氧化沟工艺的优势
3.1脱氮效果好
该微孔曝气氧化沟将缺氧池单独设置,一直维持其缺氧状态,利于反硝化菌的生长,从而提高反硝化速率,脱氮效果好。另外,氧化沟硝化液回流至反硝化池内,硝化液与进水充分混合,由进水提供充足的碳源,在此条件下,使得反硝化反应进行的很彻底,从而提高了系统的脱氮效果,避免了反硝化碳源不足的缺点。虽然在微孔曝气氧化沟增设了内回流系统,但由于回流泵的扬程不高,故所增加的能耗并不多。
3.2除磷效果好
该微孔曝气氧化沟单独设置了厌氧池,能使聚磷菌在厌氧条件下利用进水中丰富的可快速降解的有机物完成磷的释放。一般而言,为减小硝态氮对释磷效果的影响,应尽量减少回流污泥中硝态氮的浓度。考虑到本污水厂进水中氨氮浓度较高,出水指标只控制氨氮浓度,不控制总氮,若为减小硝态氮对释磷效果的影响,而降低出水中的硝酸盐浓度,完全没有必要,因此,考虑在厌氧池前端设置回流污泥反硝化池(预缺氧区),利用进水中的有机物和内源代谢产物实现回流污泥的反硝化脱氮,以此降低硝酸盐浓度。然后预缺氧区的出水进入生物除磷池(厌氧区),进行厌氧释磷,以此降低对释磷菌的影响,从而利于在好氧条件下过剩的吸收污水中的磷,完成除磷功能。
在常规低负荷生物处理系统中,污泥的含磷量一般都很高,需要进一步消化稳定,在消化稳定过程中将所吸收的磷释放出来。而在该氧化沟系统中,所产生的污泥已经稳定,不需要进一步的消化,这就意味着磷与污泥一同被排除系统之外。在单纯采用生物除磷的情况下,该系统出水中磷的含量可降至1 mg/L。
3.3污泥沉降性能好
该微孔曝气氧化沟系统单独设置了厌氧池,不但能保证聚磷菌的磷释放,而且以高BOD负荷的厌氧环境抑制丝状菌繁殖,有效的防止了污泥膨胀现象。并且,氧化沟的推流特征使得经过曝气的污水在出流时形成良好的混合液生物絮凝体,有利于污泥的沉淀。
3.4抗冲击性能强
该微孔曝气氧化沟工艺因其水力停留时间和污泥泥龄较长,具有沟中泥水不断混合循环流动的特点,对进水水量、水质的变化波动有较大的适应性,能承受冲击负荷,而不影响处理效果。当处理高浓度工业废水时,进水能得到较大程度的稀释,可减弱工业废水中某些物质对污泥细菌活性的抑制作用。
3.5系统能耗低
一般而言,污水处理厂的用电能耗大部分集中在氧化沟上。该微孔曝气氧化沟的曝气设备为管式微孔曝气器,氧的利用率达30%,较机械曝气,可大大节约能耗。鼓风机采用变频调速,通过设置在氧化沟内的溶氧仪及可编程控制器(PLC)进行控制,可根据进水水量、水质的波动控制鼓风机的风量,使曝气过程中氧的利用率达到最高,从而达到节能的目的。
结束语
氧化沟工艺是目前城市污水处理技术中水质值得信赖、操作最稳定应用最多的工艺之一。虽然目前应用中还存在一些影响处理效果的因素，但随着科学技术发展和社会的进步，
该工艺必将得到进一步的提高，有望取得更佳的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]. 黄祖安．Carrousel 氧化沟脱氮除磷工艺的运行控制[J]．中国给水排水，2003，19(12)：101-102．
[2]. 沈耀良，王宝贞．废水生物除磷工艺中聚磷菌的作用机制及运行控制要点[J]．环境科学与技术，1995，2：11-16．
[3].邓荣森，郎建，王涛．城市污水生物除磷脱氮机理研究探讨[J]．重庆建筑大学学报，2002，24(3)：106-111．
关键词：城市生活污水；处理氧化沟；应用；
中图分类号： U664 文献标识码：A
前言
近年来，我国突发性水污染事件频繁发生，这已严重影响人民的日常生产生活活动、社会的稳定和经济的发展，严重危害了生态环境，氮、磷等大量营养物质的排放引起的水体富营养化是造成水污染事件的主要原因之一。水体富营养化已经成为当前我国政府和公众最为关注的环境问题之一，下面主要介绍微孔曝气氧化沟工艺的应用。
1、生物除磷
生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从污水中除磷的目的。除磷的影响因素有很多，比如温度、进水COD的量、N:P比、排泥量（污泥龄）、回流比、污泥负荷等。污泥在沉淀池内容易产生磷的释放现象，特别是当污泥在沉淀池内停留时间较长时更是如此，所以回流比也对除磷有影响。下面着重从进水COD、回流比等方面阐述一下对氧化沟除磷的影响。
1.1 进水COD
从一些数据图表可以看出在保持回流比、污泥龄不变的情况下，观察每天进水COD变化对TP去除效果的影响，发现厌氧段碳源COD浓度越高（100mg/L～300mg/L），放磷越充分，对TP的去除率越高；但当碳源COD浓度高达300mg/L时，发现磷的去除率反而降低，分析原因是进水有机物浓度高太多的有机物在氧化沟好氧段未完全去除，对好氧段对好氧吸磷产生抑制作用，TP的去除效率会下降，此时应加大曝气量增加好氧段对有机物的去除效率。
1.2 回流比
在排泥量基本保持不变的情况下，通过改变回流比，测定总磷，分析10周的数据所示。可以看出，起初随着回流比的增加TP的去除率也在增加，当回流比为80%时去除率达到最大；当回流比大于100%时，TP去除率迅速下降，超过100%后，TP去除率已经非常低，总磷迅速降低的原因是由于厌氧池回流污泥还有大量的硝态氮，当回流比太大后，大量的硝态氮会对厌氧除磷环境起到破坏作用，影响厌氧释磷的进行，进而影响去除效果；当回流比太小时，由于沉淀池的停留时间过长，会在沉淀池出现释磷现象，影响了磷的去除。因此，通过数据图得出，本厂除磷的最佳回流比为80%。
2、微孔曝气氧化沟工艺功能
2.1预缺氧区
在生化处理工艺中,为了维持生化处理系统的污泥量,需将终沉池的部分污泥回流到预缺氧区始端,但由于终沉池回流污泥中含有较高浓度的NO3,会破坏厌氧区内的厌氧环境,导致生物除磷效率降低,因此,为了避免这一不利因素,确保生物除磷效果,在厌氧池之前设置预缺氧区,进行预先反硝化,将终沉池回流污泥中的NO3还原为N2和O2。由此可见,增设预缺氧区的目的是为了在生化處理工艺中,尽可能获得较高的生物除磷效率,使厌氧池内保持一个严格的缺氧状态,即DO≈0,NOx≈0。
2.2厌氧区
增设厌氧区的主要功能是为生物除磷,其原理是:在严格的厌氧条件下,污水中聚磷菌体内的ATP进行水解并释放出H3PO4和能量,在后续的氧化沟好氧条件下,聚磷菌进行有氧呼吸,能过量地摄取水中磷,形成高磷污泥,在终沉池以剩余污泥的形式排出,从而达到生物除磷的效果。
2.3缺氧区
增设缺氧区的功能是进行反硝化,去除水中硝态氮。原因是原水氨氮浓度较高,达50 mg/L,为了达到排放标准,需要在氧化沟内进行相当程度的硝化反应,因此,氧化沟出水中含有较高浓度水平的硝态氮,容易在终沉池产生反硝化反应,导致污泥上浮,出水水质恶化,同时会影响到回用水处理系统。为了降低硝态氮,将氧化沟硝化液通过内回流泵回流至该区,进行反硝化,去除水中硝态氮。
2.4微孔曝气氧化沟
微孔曝气氧化沟是在普通氧化沟的设计理论基础上加以改进的一种新形式。将普通曝气池内的表面曝气装置改进成深层微孔曝气装置,不仅增加了氧化沟的深度,而且有效的克服了传统氧化沟由于表面曝气导致冬季水温下降很多,降低硝化-反硝化反应速度而影响处理效果的弊端。同时由于采用深层微孔曝气不仅提高了氧转移效率,可大幅度降低能耗,而且解决了传统氧化沟占地面积大及污泥易淤积的问题。
3、微孔曝气氧化沟工艺的优势
3.1脱氮效果好
该微孔曝气氧化沟将缺氧池单独设置,一直维持其缺氧状态,利于反硝化菌的生长,从而提高反硝化速率,脱氮效果好。另外,氧化沟硝化液回流至反硝化池内,硝化液与进水充分混合,由进水提供充足的碳源,在此条件下,使得反硝化反应进行的很彻底,从而提高了系统的脱氮效果,避免了反硝化碳源不足的缺点。虽然在微孔曝气氧化沟增设了内回流系统,但由于回流泵的扬程不高,故所增加的能耗并不多。
3.2除磷效果好
该微孔曝气氧化沟单独设置了厌氧池,能使聚磷菌在厌氧条件下利用进水中丰富的可快速降解的有机物完成磷的释放。一般而言,为减小硝态氮对释磷效果的影响,应尽量减少回流污泥中硝态氮的浓度。考虑到本污水厂进水中氨氮浓度较高,出水指标只控制氨氮浓度,不控制总氮,若为减小硝态氮对释磷效果的影响,而降低出水中的硝酸盐浓度,完全没有必要,因此,考虑在厌氧池前端设置回流污泥反硝化池(预缺氧区),利用进水中的有机物和内源代谢产物实现回流污泥的反硝化脱氮,以此降低硝酸盐浓度。然后预缺氧区的出水进入生物除磷池(厌氧区),进行厌氧释磷,以此降低对释磷菌的影响,从而利于在好氧条件下过剩的吸收污水中的磷,完成除磷功能。
在常规低负荷生物处理系统中,污泥的含磷量一般都很高,需要进一步消化稳定,在消化稳定过程中将所吸收的磷释放出来。而在该氧化沟系统中,所产生的污泥已经稳定,不需要进一步的消化,这就意味着磷与污泥一同被排除系统之外。在单纯采用生物除磷的情况下,该系统出水中磷的含量可降至1 mg/L。
3.3污泥沉降性能好
该微孔曝气氧化沟系统单独设置了厌氧池,不但能保证聚磷菌的磷释放,而且以高BOD负荷的厌氧环境抑制丝状菌繁殖,有效的防止了污泥膨胀现象。并且,氧化沟的推流特征使得经过曝气的污水在出流时形成良好的混合液生物絮凝体,有利于污泥的沉淀。
3.4抗冲击性能强
该微孔曝气氧化沟工艺因其水力停留时间和污泥泥龄较长,具有沟中泥水不断混合循环流动的特点,对进水水量、水质的变化波动有较大的适应性,能承受冲击负荷,而不影响处理效果。当处理高浓度工业废水时,进水能得到较大程度的稀释,可减弱工业废水中某些物质对污泥细菌活性的抑制作用。
3.5系统能耗低
一般而言,污水处理厂的用电能耗大部分集中在氧化沟上。该微孔曝气氧化沟的曝气设备为管式微孔曝气器,氧的利用率达30%,较机械曝气,可大大节约能耗。鼓风机采用变频调速,通过设置在氧化沟内的溶氧仪及可编程控制器(PLC)进行控制,可根据进水水量、水质的波动控制鼓风机的风量,使曝气过程中氧的利用率达到最高,从而达到节能的目的。
结束语
氧化沟工艺是目前城市污水处理技术中水质值得信赖、操作最稳定应用最多的工艺之一。虽然目前应用中还存在一些影响处理效果的因素，但随着科学技术发展和社会的进步，
该工艺必将得到进一步的提高，有望取得更佳的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]. 黄祖安．Carrousel 氧化沟脱氮除磷工艺的运行控制[J]．中国给水排水，2003，19(12)：101-102．
[2]. 沈耀良，王宝贞．废水生物除磷工艺中聚磷菌的作用机制及运行控制要点[J]．环境科学与技术，1995，2：11-16．
[3].邓荣森，郎建，王涛．城市污水生物除磷脱氮机理研究探讨[J]．重庆建筑大学学报，2002，24(3)：106-111．